SPS-Programmierung

Die Erweiterung der SPS-Software um UML-Diagramme

Die Unified Modeling Language – kurz UML – als grafische Sprache zur Spezifikation, Darstellung, Konstruktion und Dokumentation von objektorientierten Systemen hält Einzug in die Steuerungsprogrammierung der nächsten Generation. Dabei bietet die nahtlose Integration von UML-Diagrammen direkt in die Programmierung diverse Vorteile gegenüber der Verwendung separater UML-Werkzeuge.

Die Realisierung von immer mehr Maschinen- und Anlagen-Funktionen erfolgt heute durch Software. Als Folge werden Steuerungsapplikationen immer komplexer und effiziente Entwurfsmethoden sowie Maßnahmen zur Qualitätssicherung gewinnen enorm an Bedeutung. Mit der nächsten Version der IEC 61131-3 zur Steuerungsprogrammierung, deren endgültige Verabschiedung zum Beginn des Jahres 2012 geplant ist, halten dort objektorientierte Programmier-Elemente Einzug, die aus der Anwendungsentwicklung in anderen Bereichen schon heute nicht mehr wegzudenken sind. Damit stellt sich die Frage, wie diese Techniken effizient eingesetzt werden können, um die gewünschten Vorteile einer schnelleren Software-Erstellung, einer höheren Software-Qualität und einer besseren Wiederverwendbarkeit Realität werden zu lassen.

Dieser Fragestellung haben sich der Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme der TU-München und die Firma 3S-Smart-Software-Solutions  zusammen mit Steuerungsanbietern und Endanwendern aus dem Maschinen- und Anlagenbau im Rahmen eines Forschungsprojektes angenommen. Entstanden ist dabei eine auf die besonderen Anforderungen der Automatisierungstechnik abgestimmte und in die aktuelle Version V3 des Programmierwerkzeuges Codesys direkt integrierte Version der Unified Modeling Language (UML). Mit Hilfe dieser angepassten UML lässt sich objektorientierte Steuerungssoftware nach IEC 61131-3 modellbasiert und grafisch konstruieren. Dies unterstützt bei der interdisziplinären Kommunikation während des Entwicklungsprozesses und hilft komplexe Software-Projekte zu strukturieren sowie effizient zu dokumentieren. Durch integrierte Code-Generatoren können die Modelle zudem direkt auf der Steuerung ausgeführt werden. Ebenso stehen die gewohnten Mechanismen wie Online-Betrieb, Breakpoints oder auch die Versionsverwaltung praxis­tauglich zur Verfügung.

Heute wird die UML für die Systemmodellierung beziehungsweise -analyse eingesetzt. Hierbei sind die resultierenden Modelle dadurch gekennzeichnet, dass diese unvollständig, mehrdeutig und oft skizzenhaft ausgeführt sind. Sie dienen demnach in erster Linie als Diskussionsbasis und für die Dokumenta­tion bestimmter Teilaspekte oder zur Spezifikation der Systemanforderungen. Eine andere Möglichkeit der Nutzung der UML sind ausführbare Modelle. Hierbei werden die Modelle soweit ausformuliert, dass diese eine abstrakte Programmiersprache darstellen, aus der sich direkt der Anwendungscode generieren lässt.

1. Teil: Die Erweiterung der SPS-Software um UML-Diagramme
2. Teil: Augenmerk auf die Software-Strukturen
3. Teil: Die Klassendiagramme
4. Teil: Die Zustandsdiagramme
5. Teil: Die Aktivitätsdiagramme
6. Teil: Integriert statt separat – die Vorteile